深入理解JVM垃圾收集算法与垃圾收集器是一门关于Java虚拟机(JVM)核心技术的课程,由软件工程系的潘正军主讲。课程主要分为四个部分:概述、JVM运行时数据区中的引用计数与根搜索、垃圾收集算法以及垃圾收集器。
首先,概述部分介绍了垃圾收集(GC)的历史背景,它并非Java独有,早在1960年的Lisp语言中就已应用。Lisp的GC技术关注三个核心任务:内存动态分配、垃圾检测和清理。JVM运行时数据区的核心概念包括引用计数算法,用于判断对象是否可以被回收;根搜索算法则是确定哪些对象被视为“活着”的关键,涉及到强引用、软引用、弱引用和虚引用等概念,它们描述了不同强度的引用关系,决定了对象何时会被视为垃圾。
接着,垃圾收集算法是课程的重点。课程列举了四种主要的垃圾收集算法:标记-清除算法,该算法简单但会产生大量碎片;标记-整理算法通过移动存活的对象来减少碎片;复制算法将内存区域划分为两个部分,每次只收集一个部分,适用于小对象;而分代收集算法则根据对象生命周期划分新生代和老年代,采用不同的策略进行优化。
垃圾收集器部分详细讲解了不同类型的收集器:
1. Serial收集器,单线程执行,对新生代进行复制算法收集,适用于client模式且内存需求较小的场景,但可能导致较长的停顿时间。
2. ParNew收集器,是Serial收集器的并行版本,适用于多核处理器,但同样可能造成短暂的停止世界(stop-the-world)。
3. ParallelScavenge收集器,兼顾吞吐量和停顿时间,常用于服务端应用。
4. SerialOld和ParallelOld收集器针对老年代,前者是单线程,后者是并行,适合处理长时间运行的任务。
5. CMS收集器是并发标记-清扫算法,尽量在后台执行,减少停顿时间,但可能存在碎片问题。
6. G1收集器是Google开发的混合式收集器,目标是提供低停顿时间和可预测的内存消耗。
总结来说,这门课程深入剖析了JVM如何管理内存、如何检测和清理无用对象,以及不同垃圾收集算法和收集器的选择原理和适用场景。通过学习,开发者可以更好地理解和优化Java应用程序的性能,提高系统的稳定性。